Norma ASTM D5127-13 pre ultračistú vodu na použitie v elektronickom a polovodičovom priemysle

Norma „ASTM D5127-13 Štandardná príručka pre ultračistú vodu používanú v elektronickom a polovodičovom priemysle“ vydaná Americkou spoločnosťou pre testovanie a materiály (ASTM) opisuje odporúčania pre kvalitu vody súvisiace s výrobou v elektronickom a polovodičovom priemysle.

Táto norma zahŕňa sedem klasifikácií vody vrátane vody pre šírky čiar už od 0,032 mikrónu. Vo všetkých prípadoch sa odporúčania vzťahujú na vodu v mieste distribúcie.

Voda sa používa na umývanie a oplachovanie polovodičových súčiastok počas výroby. Voda sa tiež používa na čistenie a leptanie, vytváranie pár na oxidáciu kremíkových povrchov, prípravu fotomasiek a nanášanie luminiscenčných materiálov. Ďalšími aplikáciami sú vývoj a výroba polovodičových zariadení, tenkovrstvových zariadení, komunikačných laserov, svetelných diód, fotodetektorov, plošných spojov, pamäťových zariadení, vákuových trubíc alebo elektrolytických zariadení.

Používatelia, ktorí požadujú inú kvalitu vody, ako je opísaná v tomto dokumente, by sa mali riadiť inými normami pre vodu, ako napríklad ASTM D1193-06 Štandardná špecifikácia pre reagenčnú vodu a ASTM D5196-06 Štandardná príručka pre vodu biologickej kvality.

Na účely tejto normy sa okrem pojmov a definícií uvedených v norme „ASTM D1129-13 Štandardná terminológia pre vodu“ uplatňujú aj tieto definície:

• Celkový počet baktérií je celkový počet kultivovateľných mikroorganizmov prítomných v špecifikovanej vzorke, stanovený v súlade so štandardnými testovacími metódami ASTM F1094, s výnimkou obligátnych anaeróbnych organizmov.
• Celkový organický uhlík (TOC) sa vzťahuje na uhlík nameraný po eliminácii anorganického uhlíka jednou z predpísaných testovacích metód ASTM.

Táto norma odporúča požadovanú kvalitu vody pre elektronický a mikroelektronický priemysel. Na zabránenie kontaminácie produktov počas výroby je potrebná voda s vysokou čistotou, pretože kontaminácia je neprijateľná a môže viesť k nízkej účinnosti elektronických zariadení. Rozsah čistoty vody je definovaný v súlade s výrobným procesom. Typy ultračistej vody sú definované šírkou čiary zariadenia. Vo všetkých prípadoch platia odporúčania týkajúce sa kvality vody v mieste distribúcie. Limity kontaminácie závisia od aktuálnych špecifikácií kontaminácie a dostupných analytických metód (vykonávaných vo vhodnom čistom laboratóriu alebo s online prístrojmi). Online a offline metódy sa používajú v súlade so súčasnými postupmi v odvetví. Na meranie kontaminantov na úrovniach uvedených v tabuľke s názvom „Požiadavky na vodu v mieste distribúcie v elektronickom a polovodičovom priemysle“ uvedenej v norme môže byť potrebná koncentrácia vzorky.

Táto norma opisuje sedem typov vody elektronickej kvality. Vo všetkých prípadoch platia odporúčania týkajúce sa kvality vody v mieste distribúcie. Klasifikácia je nasledovná:

• Typ E-1: Táto voda je klasifikovaná ako mikroelektronická voda na použitie pri výrobe zariadení so šírkou čiary medzi 0,5 a 1,0 µm.
• Typ E-1.1: Táto voda je klasifikovaná ako mikroelektronická voda na použitie pri výrobe zariadení so šírkou čiary medzi 0,25 a 0,35 µm.
• Typ E-1.2: Táto voda je klasifikovaná ako mikroelektronická voda na použitie pri výrobe zariadení so šírkou čiary medzi 0,09 a 0,18 µm.
• Typ E-1.3: Táto voda je klasifikovaná ako mikroelektronická voda na použitie pri výrobe zariadení so šírkou čiary medzi 0,065 a 0,032 µm. Tento typ predstavuje vodu s najvyššou praktickou čistotou, vyrábanú vo veľkých objemoch a je určená pre najdôležitejšie mikroelektronické aplikácie.
• Typ E-2: Táto voda je klasifikovaná ako mikroelektronická voda na použitie pri výrobe zariadení s rozmermi medzi 1 a 5 µm.
• Typ E-3: Táto trieda vody je klasifikovaná ako makroelektronická voda určená na použitie pri výrobe zariadení s rozmermi väčšími ako 5 µm. Táto trieda sa dá použiť na výrobu väčších súčiastok a niektorých menších súčiastok, ktoré nie sú ovplyvnené stopovými nečistotami.
• Typ E-4: Táto trieda môže byť klasifikovaná ako voda používaná pri príprave pokovovacích roztokov a iných aplikáciách, kde môže byť použitá voda nižšej kvality.

Komponenty vodného systému používaného na výrobu vody v elektronickej kvalite by mali byť zoskupené do piatich všeobecných procesných sekcií, aby sa zjednodušila organizácia komponentov systému. Tieto operácie sú nasledovné:

• Predúprava: Úpravy v tejto skupine zahŕňajú pridanie rôznych typov koagulantov, flokulantov, číričov, sedimentačných nádrží a systémov filtrácie častíc (vrátane pieskových filtrov, jednorazových filtračných prvkov, ultrafiltračných membrán a iných systémov na odstraňovanie častíc). Adsorpčné alebo zachytávacie lôžka môžu obsahovať zelený piesok, aktívne uhlie a rôzne syntetické materiály špecifické pre konkrétne organické a anorganické nečistoty.
• Odsoľovanie: Tento proces je základom výroby všetkých druhov ultračistej vody a môže zahŕňať iónovú výmenu, reverznú osmózu, elektrodialýzu, kontinuálnu ionizáciu elektród alebo viacero procesov všetkých vyššie uvedených. Veľkosť systému určuje výber kombinácie procesov odsoľovania. Mali by sa zvážiť rôzne konfigurácie rôznych procesov vrátane dvojvrstvovej a zmiešanej demineralizácie, viacstupňovej reverznej osmózy s použitím rôznych typov membrán, ionizácie elektród a elektrodialýzy.
• Systémy na odstraňovanie organických a biologických nečistôt: Odstraňovanie biologických a organických nečistôt je dôležitým doplnkom každého systému používaného na prípravu ultračistej vody. Rozpustené organické zlúčeniny sa okrem toho, že sú prítomné v pôvodnej vode, môžu počas spracovania hromadiť v systéme. Medzi metódy minimalizácie biologického znečistenia patrí pridanie peroxidu vodíka a ozónu. Na dosiahnutie maximálneho účinku ožiarenia je potrebné zohľadniť premenné, ako je prietok a zákal vody, stupeň určitých kontaminantov, ako je železo, humínová a fluvová kyselina. Celkový organický uhlík klesá s rozkladom organických látok.
• Odstraňovanie častíc: Odstraňovanie častíc pri výrobe ultračistej vody sa líši od predúpravy, ktorá odstraňuje veľké suspendované látky. Všetky typy častíc (biologické, organické alebo anorganické) významne ovplyvňujú výrobu elektronických súčiastok. Procesy používané na odstraňovanie pevných častíc vo všeobecnosti spočívajú v použití plochej, valcovej alebo skladanej mikroporéznej membránovej štruktúry.
• Systém skladovania a distribúcie: Skladovanie vody v elektronickej kvalite počas výroby je kľúčové, pretože nečistoty sa do vody pridávajú úmerne k rozpustnosti nečistôt, kontaktnej ploche a času kontaktu medzi vodou, vzduchom, uchovávacími materiálmi alebo ich kombináciami. Keďže je dôležité minimalizovať kontakt vody so skladovacou nádobou, mal by sa minimalizovať aj objem skladovaného materiálu. Na vytvorenie atmosféry nad uskladnenou vodou by sa mal použiť dusík vysokej čistoty.

Naša organizácia, ktorá sa už roky snaží podporovať podniky zo všetkých sektorov širokou škálou testovacích, meracích, analytických a hodnotiacich štúdií, má silný personál, ktorý pozorne sleduje svetový vývoj v oblasti vedy a techniky a neustále sa zlepšuje. V tejto súvislosti sa podnikom poskytujú aj testovacie služby v súlade s normou „ASTM D5127-13 Štandardná príručka pre ultračistú vodu používanú v elektronickom a polovodičovom priemysle“.